Soạn mới giáo án Vật lí 11 KNTT bài 23: Điện trở. Định luật Ohm

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 4 – 6 nhóm.

- GV phát dụng cụ thí nghiệm và hướng dẫn HS thực hiện thí nghiệm.

Dụng cụ:

- Ampe kế.

- Vôn kế.

- Nguồn điện có hiệu điện thế có thể thay đổi được.

- Hai vật dẫn X và Y khác nhau.

- Điện trở bảo vệ R₀.

- Dây nối.

- Khóa K.

Tiến hành:

- Mắc mạch điện như sơ đồ Hình 23.1.

- Đóng khóa K. Điều chỉnh hiệu điện thế của nguồn điện U_n ta thu được các giá trị của cường độ dòng điện I₁ chạy qua vật dẫn X, ghi kết quả vào bảng sau.

- Thay vật dẫn Y vào vị trí của vật dẫn X và lặp lại thí nghiệm, ta thu được các giá trị của cường độ dòng điện I₂ chạy qua vật dẫn Y, ghi kết quả vào bảng trên.

- Ví dụ về kết quả thí nghiệm

- Sau khi các nhóm hoàn thành thí nghiệm, GV yêu cầu HS hoàn thành nội dung Câu hỏi (SGK – tr95)

1. Hãy nhận xét về tỉ số U/I đối với từng vật dẫn.

2. Đối với vật dẫn X và vật dẫn Y thì tỉ số U/I có khác nhau không?

3. Nếu đặt cùng một hiệu điện thế vào hai đầu vật dẫn X và vật dẫn Y thì cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn nào có giá trị nhỏ hơn?

- Từ nhận xét tỉ số U/I của các vật dẫn khác nhau, GV yêu cầu HS nêu định nghĩa điện trở, đơn vị của điện trở.

- GV yêu cầu HS đọc mục Em có biết (SGK – tr96) để tìm hiểu về việc tạo ra các điện trở có trị số khác nhau

- GV hướng dẫn HS vẽ đường đặc trưng vôn – ampe của hai điện trở R₁, R₂ dựa vào số liệu ghi lại được trong quá trình thí nghiệm.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và hoàn thành nội dung Câu hỏi (SGK – tr97)

1. Đường đặc trưng vôn - ampe của điện trở có đặc điểm gì? Đặc điểm này nói lên điều gì về mối quan hệ giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I?

2. Độ dốc của đường đặc trưng vôn-ampe của điện trở liên quan đến điện trở như thế nào?

3. Cho đường đặc trưng vôn – ampe của hai vật dẫn có điện trở R₁, R₂ như hình 23.4. Vật dẫn nào có điện trở lớn hơn?

- GV giới thiệu khái niệm độ dẫn điện  và áp dụng vào một số trường hợp đơn giản. GV lưu ý HS phân biệt để không nhầm lẫn giữa độ dẫn điện (k) và cường độ dòng điện (I).

- GV nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xác định đường đặc trưng vôn – ampe trong việc tính toán và sử dụng linh kiện điện tử.

- GV tổng kết về nội dung điện trở.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thực hiện thí nghiệm, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. ĐIỆN TRỞ

1. Thí nghiệm

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr95)

1. Tỉ số U/I đối với từng vật dẫn X và vật dẫn Y là không đổi.

2. Đối với hai vật dẫn X và vật dẫn Y thì tỉ số U/I có khác nhau.

Vật dẫn X có tỉ số: U/I₁ = 200

Vật dẫn Y có tỉ số: U/I₂ = 100

3. Nếu đặt cùng một hiệu điện thế vào hai đầu vật dẫn X và Y thì cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn X có giá trị nhỏ hơn.

2. Định nghĩa điện trở

- Điện trở là đại lượng đặc trưng cho mức độ cản trở dòng điện của vật dẫn.

Điện trở của vật dẫn được kí hiệu là R (Resistance).

- Điện trở được đo bằng Ω.

3. Đường đặc trưng vôn – ampe

*Trả lời Câu hỏi (SGK – tr97)

1. Đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở là đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Đặc điểm này cho thấy tỉ số U/I của điện trở là không đổi. Đường đặc trưng vôn – ampe là đường thẳng, U tăng thì I cũng tăng. Như vậy đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở là đồ thị của hàm bậc nhất, xuất phát từ gốc tọa độ.

2. Độ dốc của đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở thuần càng lớn thì điện trở thuần càng nhỏ.

3. Vật dẫn có điện trở R₂ có điện trở lớn hơn.

*Kết luận

- Đường đặc trưng vôn – ampe của điện trở là hàm bậc nhất xuất phát từ gốc tọa độ, ta có công thức

I = kU

Với  là hằng số không đổi gọi là độ dẫn điện.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đặt vấn đề: Mối quan hệ giữa hiệu điện thế U, cường độ dòng điện I và điện trở R của vật dẫn đã được nhà bác học người Đức Georg Simon Ohm (1789 – 1854) xác định bằng thực nghiệm và phát biểu thành định luật, gọi là định luật Ohm.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, hướng dẫn HS dựa vào công thức  nêu ý nghĩa, nhận xét về mối quan hệ giữa các đại lượng.

- GV yêu cầu HS nêu đơn vị của từng đại lượng trong công thức và phát biểu nội dung định luật Ohm cho vật dẫn kim loại.

- GV lưu ý: Định luật Ohm không chỉ áp dụng với đoạn mạch đơn giản mà còn áp dụng trong toàn mạch điện. Đó là định luật Ohm toàn mạch được giới thiệu ở mục Em có biết (SGK – tr104 – Bài 24. Nguồn điện).

- Sau khi HS phát biểu, GV tổng kết về định luật Ohm.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra để phát biểu định luật Ohm.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

II. ĐỊNH LUẬT OHM

- Cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu vật dẫn, tỉ lệ nghịch với điện trở của vật dẫn.

- Biểu thức:

Trong đó: I là cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn, đơn vị là ampe (A).

U là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, đơn vị là vôn (V).

R là điện trở của vật dẫn, đơn vị là ôm (Ω).

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu mô hình nguyên nhân gây ra điện trở trong kim loại (hình 23.5) cho HS quan sát.

III. NGUYÊN NHÂN GÂY RA ĐIỆN TRỞ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN ĐIỆN TRỞ

1. Nguyên nhân gây ra điện trở trong vật dẫn kim loại

- Dao động nhiệt của các ion trong mạng tinh thể cản trở chuyển động của các electron tự do là nguyên nhân chính gây ra điện trở của kim loại.

- Các nguyên tử tạp chất cũng là nguyên nhân cản trở chuyển động của các electron tự do.

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

a) Điện trở của đèn sợi đốt

- Dòng điện chạy qua dây tóc của bóng đèn sinh nhiệt làm cho dây tóc nóng lên, do đó điện trở của dây tóc thay đổi. Khi dòng điện và hiệu điện thế nhỏ, đường đặc trưng vôn – ampe gần giống đường thẳng. Ở hiệu điện thế cao hơn, đường đặc trưng bắt đầu cong. Điều này cho thấy điện trở của dây tóc bóng đèn tăng lên vì tỉ số U/I tăng lên.

- Trên đường đặc trưng vôn – ampe, khi dây tóc bóng đèn phát sáng thì đường đặc trưng có độ dốc nhỏ nên điện trở lớn. Như vậy, ta thấy điện trở của dây tóc bóng đèn phụ thuộc vào nhiệt độ.

b) Điện trở nhiệt

- Điện trở nhiệt là linh kiện có điện trở thay đổi một cách rõ rệt theo nhiệt độ.

- Ngoài điện trở nhiệt NTC, trong thực tế còn có loại điện trở nhiệt PTC. Điện trở của điện trở nhiệt PTC tăng khi nhiệt độ tăng.